手性掺杂剂和包含它的液晶材料和聚合物膜制造技术

本发明专利技术涉及通式（Ⅰ）的手性掺杂剂：Ｒ↑［１］－Ｘ↑［１］－ＭＧ↑［１］－Ｇ－ＭＧ↑［２］－Ｘ↑［２］－Ｒ↑［２］。本发明专利技术还涉及包括至少一种通式（Ⅰ）的手性掺杂剂和任选的至少一种可聚合的内消旋化合物的液晶材料。本发明专利技术进一步涉及此类液晶材料在制备具有手性液晶相的聚合物膜，有源和无源光学元件或彩色过滤器以及液晶显示器，例如ＳＴＮ、ＴＮ、ＡＭＤ－ＴＮ，温度补偿器，宾主型或相变型显示器，或者不含聚合物或聚合物稳定化的胆甾型织构（ＰＦＣＴ，ＰＳＣＴ）显示器等方面的用途。本发明专利技术还涉及包括该通式（Ⅰ）的手性掺杂剂的液晶材料的胆甾型液晶显示器，和涉及具有手性液晶相的聚合物膜材，液晶相是通过将包括至少一种通式（Ⅰ）的手性掺杂剂和任选的至少一种可聚合的化合物的液晶材料进行（共）聚合反应所获得的。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通式(Ⅰ)的手性掺杂剂R1-X1-MG1-G-MG2-X2-R2Ⅰ其中R1和R2各自独立的是具有至多25个碳原子的直链或支链烷基基团，它们可以是未取代的或由卤素或CN单或多取代的，一个或多个非相邻CH2基团，在每种情况下可以各自独立地被-O-,-S-,-NH-,-N(CH3)-,-CO-,-COO-,-OCO-,-OCO-O-,-S-CO-,-CO-S-，或-C≡C-以一种使氧原子不直接相连的方式所取代，X1和X2各自独立的是-O-,-S-,-CO-,-COO-,-OCO-,-OCO-O-,-S-CO-,-CO-S-，或单键，G是以下手性二价结构基元 和MG1和MG2各自独立的是通式Ⅱ的内消旋或内消旋性承载基团-(A1-Z)m-A2- Ⅱ其中Z是-COO-,-OCO-,-CH2CH2-,-O-CH2-,-CH2O-,-CH=CH-,-CH=CH-COO-,-OCO-CH=CH-,-C≡C-或单键，A1和A2各自独立的是1,4-亚苯基，其中一个或多个CH基团可以由N取代，1,4-亚环己基，其中一个或多个非相邻CH2基团可以由O和/或S取代，1,4-亚环己烯基，1,4-亚二环(2,2,2)辛基，哌啶-1,4-二基，萘-2,6-二基，十氢萘-2,6-二基，或1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基，所有这些基团都可以是未取代的，由卤素，氰基或硝基或具有1-7个碳原子的烷基，烷氧基或链烷酰基单或多取代的，其中后三种取代基中的一个或多个氢原子可以进一步由F或Cl取代，和m是0,1,2或3。本专利技术还涉及包括至少一种通式(Ⅰ)的手性掺杂剂和任选的至少一种可聚合的内消旋化合物的液晶材料。本专利技术进一步涉及此类液晶材料在制备具有手性液晶相的聚合物膜，有源和无源光学元件或彩色过滤器以及液晶显示器，例如STN、TN、AMD-TN，温度补偿器，宾主型或相变型显示器，或者不含聚合物或聚合物稳定化的胆甾型织构(PFCT,PSCT)显示器等方面的用途。本专利技术还涉及包括该通式(Ⅰ)的手性掺杂剂的液晶材料的液晶显示器，和涉及具有手性液晶相的聚合物膜材，它是通过将包括至少一种通式(Ⅰ)的手性掺杂剂和任选的至少一种可聚合的化合物的液晶材料进行(共)聚合反应所获得的。手性掺杂剂被用来诱发或增大用于液晶显示器的液晶介质分子的螺旋扭矩。根据等式(1)，分子螺旋体的螺距(该螺距对于大部分实际应用是足够的)大致与手性掺杂剂在液晶基质混合物中的浓度成反比p=1HTP·1C----(1)]]>比例系数是手性掺杂剂的螺旋扭转力(HTP)。对许多应用来说，希望有显示出扭转的LC混合物。这些是例如相变型显示器，宾主型显示器，无源和有源基质型TN和STN显示器，如AMD-TN，包括具有温度补偿特性的此类显示器，如通过合适选择单独使用或与其它手性掺杂剂一起使用的根据本专利技术的胆甾型掺杂剂。对这些应用来说，理想的是获得具有高HTP的手性掺杂剂，以为诱发所需螺距所需要的掺杂剂的量。对许多应用来说，希望具有显示强螺旋形扭转性能和因此具有短螺距长度的LC混合物。例如在用于选择性反射胆甾型显示器的液晶混合物中，所选择的螺距必须使得由胆甾型螺旋线反射的波长的最大值在可见光范围之内。另一可能的用途是用于光学元件的具有手性结晶相的聚合物膜，如胆甾型宽带偏光镜或手性液晶迟滞膜。从等式(1)看出，短螺距可通过使用高用量的掺杂剂或通过使用高HTP的掺杂剂来获得。然而，现有技术的手性掺杂剂常常显示出低的HTP，从而需要高用量的掺杂剂。这是不利的，因为，当手性掺杂剂仅仅作为纯对映体使用时，它们非常昂贵而且很难合成。此外和甚至在许多更重要的情况下，当以高用量使用现有技术的手性掺杂剂时，它们常常负面影响液晶主体(host)混合物的性能，如介电的各向异性Δε，粘度，驱动电压或转换时间。因此，非常需求易于合成的高HTP的手性掺杂剂，它们能够少量使用，显示出胆甾型螺距的改进的温度稳定性(例如通过使用恒定的反射波长)，和不影响液晶主体(host)混合物的性能。本专利技术的目的是提供具有这些性能的手性掺杂剂，但它们无以上所讨论现有技术中的掺杂剂的缺点。已经发现，该目的可通过提供根据通式Ⅰ的手性掺杂剂来获得。本专利技术的手性掺杂剂包含以1,4∶3,6-二脱水-D-山梨糖醇为基础的手性结构基元，它们从天然糖中可经济和方便地获得。包括1,4∶3,6-二脱水-D-山梨糖醇作为结构元件的的手性可聚合的内消旋化合物公开在WO95/16007中。在Makromolekulare Chemie(高分子化学)，188(4),731-40(1987)中G.Wulff等人描述了用作模板标记(template-imprinted)乙烯基或丙烯酸聚合物的手性交联剂的非-内消旋1,4∶3,6-二脱水-D-山梨糖醇-2,5-二甲基丙烯酸酯。然而，在WO95/16007中和由G.Wulff等人描述的化合物具有反应活性和因此，对多数应用来说不是足够稳定。因此，本专利技术的目的是通式Ⅰ的手性掺杂剂R1-X1-MG1-G-MG2-X2-R2Ⅰ其中R1和R2各自独立的是具有至多25个碳原子的直链或支链烷基基团，它们可以未取代的，由卤素或CN单或多取代的，一个或多个非相邻CH2还可能被-O-,-S-,-NH-,-N(CH3)-,-CO-,-COO-,-OCO-,-OCO-O-,-S-CO-,-CO-S-，或-C≡C-(在每种情况下相互独立)以一种使氧原子不直接相连的方式所取代，X1和X2各自独立的是-O-,-S-,-CO-,-COO-,-OCO-,-OCO-O-,-S-CO-,-CO-S-，或单键，G是以下手性二价结构基元 和MG1和MG2各自独立的是通式Ⅱ的内消旋或内消旋承载基团-(A1-Z)m-A2- Ⅱ其中Z是-COO-,-OCO-,-CH2CH2-,-OCH2-,-CH2O-,-CH=CH-,-CH=CH-COO-,-OCO-CH=CH-,-C≡C-或单键，A1和A2各自独立的是1,4-亚苯基，其中一个或多个CH基团可以由N取代，1,4-亚环己基，其中一个或多个非相邻CH2基团可以由O和/或S取代，1,4-亚环己烯基，1,4-亚二环(2,2,2)辛基，哌啶-1,4-二基，萘-2,6-二基，十氢萘-2,6-二基，或1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基，所有这些基团都可以是未取代，由卤素，氰基或硝基或具有1-7个碳原子的烷基，烷氧基或链烷酰基单或多取代，其中后三种取代基中的一个或多个氢原子可以由F或Cl取代，和m是0,1,2或3。本专利技术的另一目的是包括至少一种通式(Ⅰ)的手性掺杂剂和任选的至少一种可聚合的内消旋化合物的液晶材料。本专利技术进一步的目的是以上所述液晶材料在制备具有手性液晶相的聚合物膜，有源和无源光学元件或彩色过滤器以及液晶显示器，例如STN、TN、AMD-TN，温度补偿器，宾主型或相变型显示器，或者不含聚合物或聚合物稳定化的织构(PFCT,PSCT)胆甾型显示器等方面的用途。本专利技术的其它目的是包括至少一种通式(Ⅰ)的手性掺杂剂的液晶材料的胆甾型液晶显示器。本专利技术的另外一个目的是具有手性液晶相的聚合物膜材，它是通过将包括至少一种通式(Ⅰ)的手性掺杂剂和任选的至少一种可聚合的内消旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
通式（Ⅰ）的手性掺杂剂： Ｒ↑［１］－Ｘ↑［１］－ＭＧ↑［１］－Ｇ－ＭＧ↑［２］－Ｘ↑［２］－Ｒ↑［２］ Ⅰ 其中 Ｒ↑［１］和Ｒ↑［２］各自独立的是具有至多２５个碳原子的直链或支链烷基基团，它们可以是未取代的，由卤素或ＣＮ单或多取代的，一个或多个非相邻ＣＨ↓［２］基团在每种情况下可以各自独立地被－Ｏ－，－Ｓ－，－ＮＨ－，－Ｎ（ＣＨ↓［３］）－，－ＣＯ－，－ＣＯＯ－，－ＯＣＯ－，－ＯＣＯ－Ｏ－，－Ｓ－ＣＯ－，－ＣＯ－Ｓ－，或－Ｃ≡Ｃ－以一种使氧原子不直接相连的方式所取代， Ｘ↑［１］和Ｘ↑［２］各自独立的是－Ｏ－，－Ｓ－，－ＣＯ－，－ＣＯＯ－，－ＯＣＯ－，－ＯＣＯ－Ｏ－，－Ｓ－ＣＯ－，－ＣＯ－Ｓ－，或单键， Ｇ是以下手性二价结构基元 ＊＊＊， 和 ＭＧ↑［１］和ＭＧ↑［２］各自独立的是通式Ⅱ的内消旋或内消旋性承载基团 －（Ａ↑［１］－Ｚ）ｍ－Ａ↑［２］－ Ⅱ 其中 Ｚ是－ＣＯＯ－，－ＯＣＯ－，－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］－，－ＯＣＨ↓［２］－，－ＣＨ↓［２］Ｏ－，－ＣＨ＝ＣＨ－，－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯＯ－，－ＯＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－，－Ｃ≡Ｃ－或单键， Ａ↑［１］和Ａ↑［２］各自独立的是１，４－亚苯基，其中一个或多个ＣＨ基团可以由Ｎ取代，１，４－亚环己基，其中一个或多个非相邻ＣＨ↓［２］基团可以由Ｏ和／或Ｓ取代，１，４－亚环己烯基，１，４－亚二环（２，２，２）辛基，哌啶－１，４－二基，萘－２，６－二基，十氢萘－２，６－二基，或１，２，３，４－四氢萘－２，６－二基，所有这些基团都可以是未取代的，由卤素，氰基或硝基或具有１－７个碳原子的烷基，烷氧基或链烷酰基单或多取代的，其中后三种取代基中的一个或多个氢原子可以进一步由Ｆ或Ｃｌ取代，和 ｍ是０，１，２或３。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：O帕里，P诺兰，L法兰德，A梅，
申请(专利权)人：默克专利股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]